體驗習題情景培養證據思維

姚秀偉　高紅　孫文軍

摘 要：本文以習題情景為關注點，引導學生對習題情景進行全面體驗.通過對習題情景的體驗，學生可以更真切地感知習題情景，更深刻地理解內容本質，還可以提高證據意識，培養科學思維.

關鍵詞：體驗;習題情景;證據思維

文章編號：1008-4134（2020）12-0058中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

習題是學生學習的重要載體，習題中的某些情景或信息可以對學生準確理解題意要求、深度理解內容本質起到鋪墊和引導作用.如果能巧妙地利用習題情景，引導學生多體驗，會使習題成為學生深度思考的起點，也可以通過習題提升學生的證據意識和深度學習能力.

1 定性體驗，讓情景更真切

圖1為山東濰坊2016年中考題，利用題中情景考查液體流速與排水管橫截面積的關系及液體壓強與流速的關系，是學生易錯題之一.易錯的原因與學生對習題中的情景缺乏體驗有關.由于缺乏體驗和感悟，無法準確建立情景與物理規律之間和物理規律與題中選項內容之間的聯系.

為了充分調動學生的體驗熱情，培養學生多感官捕獲信息的意識，教師可以先對習題中的情景進行示范性演示并帶領學生體驗.利用圖2所示的自制教具（教具來源于第六屆全國大學生與研究生物理教學技能展評獲獎選手王利利的設計），讓學生親身體驗習題情景：水不流動時與兩管相連的豎直管內液面相平，而當水流動時與粗管相連的豎直管內液面高于與細管相連的豎直管內液面.體驗過后，再引導學生根據感官體驗逆向推理，真正將所學知識連同情景一起內化為自身的經驗，以便使習題情景更真切，在今后類似習題中能準確建立情景與規律之間和實驗現象與物理結論之間的聯系，讓體驗成為學生深度理解的起點.

2 定量體驗，讓理解更深刻

初中物理關于聲現象的練習題或中考題中，經常出現“敲瓶子”和“吹瓶子”類的問題，如圖3和圖4所示.

圖3為初學階段的一道基礎題，如果僅僅從正確解答的角度看，該題的難度并不大，但很多學生選對答案是源于記憶或運用排除法，而不是源于對題意的真正感知和理解.圖4為一道中考題，題干中給出的提示性信息（敲擊它們，就可以發出“1，2，3，4，5，6，7，

i”的聲音;而用嘴吹每個瓶的上端，可以發出哨聲）設置了“敲瓶子”和“吹瓶子”的情景，“敲和吹分別引起了誰的振動”是學生易混淆之處;而水量多少與發聲音調之間的對應關系更是學生理解的難點.究其根源，還是因為學生對于習題中的情景缺乏真切體驗和深刻理解，沒有在文字情景和數字情景之間建立體驗的橋梁.

突破易混點和難點最有效的方法就是把缺乏的體驗補回來.可以讓學生利用身邊物品自主體驗.比如：在三個相同的塑料瓶中分別裝入不同質量的水（由于調出“1，2，3，4，5，6，7，i”的難度較大也不必要，所以簡化為三個對比實驗），用同樣大小的力敲擊瓶子使其發聲.學生可以通過“視覺”體驗“敲瓶子”引起了瓶和水的振動，而“吹瓶子”時瓶和水幾乎不振動，推理出此時的發聲體為瓶中空氣柱;再配合“聽覺”體驗兩種情景下發聲音調隨瓶中盛水量的變化;最后還可借助安裝在手機上的頻率測量軟件（如FFT Spectrum Analyzer）進行定量體驗，結果如圖5和圖6，通過數據定量體驗瓶中盛水量多少對“敲瓶子”和“吹瓶子”發聲的不同影響.

由圖5可以看出，“敲瓶子”時發聲音調隨瓶中盛水量的減少而升高，而“吹瓶子”時發聲音調隨瓶中盛水量的變化趨勢與“敲瓶子”時恰好相反;當瓶中盛水量相同時，“敲瓶子”和“吹瓶子”發聲音調明顯不同，而響度卻沒有明顯區別.定量體驗為理解圖4習題情景提供了證據支持.從數據中，學生可以將原本只屬于題中的情景和結論變成自己的親身體驗，深化題意理解，有效突破易混點和難點.

3 證據體驗，讓思維更科學

核心素養理念下的教學注重教書與育人相結合，培養學生的學科核心素養.“科學思維”和“科學探究”是核心素養的重要組成部分.基于事實證據從物理學視角認識客觀事物的本質屬性是科學思維的內涵之一，而“科學探究”也注重證據，要求基于證據得出結論并作出解釋，可見證據意識是核心素養培養的重要內容之一.

有些開放性試題會以物理學史上的重大發現為試題背景或情景，考查學生的實驗探究或科學推理水平.在電學部分的開放性試題中，伏打電池的發明過程是一個深受歡迎的試題情景材料.伏打電池的發明始于伏打對伽伐尼電流的深入研究.為了證明伽伐尼的“動物電”思想，伏打做了一系列實驗，當他將一枚金幣和一枚銀幣同時放在舌頭上，并用分別連接金幣和銀幣的兩根導線接觸自己的眼皮（用眼皮作為電流的檢測器）時，他體驗到了電流的產生，在此基礎上發明了伏打電池.當教師借此情景向學生提問這種方式能不能產生電流時，大多數學生的直覺是不能，但提出用事實證據加以證明或證偽的學生卻很少，說明學生的證據意識不強.為培養學生的證據意識，在遇到類似情景時，教師可以引導學生基于事實證據進行情景再現式體驗.用沾有食鹽水的紙模擬舌頭，用金戒指和銀戒指代替金幣和銀幣，用微電流傳感器檢測電流的有無，進行獲取證據的體驗，結果如圖7所示.從圖中看出，當金、銀戒指接觸到沾有食鹽水的紙時，電流值從零迅速升高，然后保持不變;當將金、銀戒指離開沾有食鹽水的紙時，電流值又迅速降為零，多次實驗重復性很好.圖中電流隨實驗過程的變化說明電流確實是金、銀戒指接觸到沾有食鹽水的紙時在回路中產生的，用事實證據回答了學生，也用事實證據說明了伽伐尼電流的本質，同時讓學生親身經歷了基于證據得出結論的體驗過程，使學生的思維更加科學.

總之，利用適當方式體驗習題情景，不僅可以使習題情景更真切，使學生對題意的理解更深刻，還可以提高學生的證據意識，促進科學思維發展.

參考文獻：

[1]申先甲.物理學史[M].北京：高等教育出版社，1987.

[2]崔楊，李廣.利用“物理情景劇作業”促進學生科學思維發展[J].中學物理，2020，38（06）：35-38.

（收稿日期：2020-04-30）